DIVISOR DE TENSÃO SEM CARGA OBJETIVOS: a) estudar o funcionamento de circuitos resistivos divisores de tensão; b) estudar o funcionamento de circuitos divisores de tensão variável. INTRODUÇÃO TEÓRICA A Lei de Ohm tem imediata aplicação na análise, no cálculo e no projeto de circuitos divisores de tensão. Nesta experiência estudaremos os divisores de tensão sem carga, isto é, os circuitos que não tem que fornecer uma corrente ou potência a uma carga externa. Um dos divisores de tensão mais simples é aquele composto por apenas dois resistores, conforme mostra a figura 1. Sendo a intensidade de corrente no circuito I, podemos escrever: Para calcular a intensidade de corrente I, podemos utilizar a equação abaixo, onde a soma dos resistores R1 e R2 equivalem a resistência total ou equivalente. Podemos então relacionar a tensão total E com uma das tensões V 1 ou V 2, onde teremos: Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 1
Calculando-se as tensões V 1 e V 2, teremos: V 1 = 45V. 20k / (20k + 30k) = 18V V 2 = 45V. 30k / (20k + 30k) = 27V Somando-se V 1 e V 2, teremos 18V + 27V = 45V, que corresponde a tensão aplicada nos resistores. O circuito da figura 2, é um divisor de tensão composto por 3 resistores. Fechando Sw 1 e seguindo o raciocínio anterior, temos: V R4 = E. R 4 / (R 4 + R 6 + R 11 ) V R6 = E. R 6 / (R 4 + R 6 + R 11 ) V R11 = E. R 11 / (R 4 + R 6 + R 11 ) Existem ocasiões no entanto, que se torna necessário projetar um divisor de tensão variável, o que implicaria na utilização de resistores variáveis que permitam a obtenção de qualquer valor de tensão dentro de certos limites, impostos pela tensão aplicada na entrada. Utiliza-se para tal fim um potenciômetro, que é um resistor variável e cujo símbolo é mostrado na figura 3. Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 2
Observa-se que o ponto C é variável, de tal forma que o mesmo possa se aproximar do extremo superior (ponto A) ou do extremo inferior (ponto B). Entre os pontos A e B, mede-se o valor nominal da resistência do potenciômetro, qualquer que seja a posição do cursor. Se o cursor (ponto C) estiver exatamente no meio, teremos então: R AC = Rn/2 R CB = Rn/2 Onde, Rn é a resistência nominal do potenciômetro. Isto significa que se o cursor estiver na posição central e o valor nominal do potenciômetro for, por exemplo, 1000Ω, teremos nessas condições: R AC = 500Ω R CB = 500Ω Se o cursor (ponto C) estiver totalmente no extremo superior, teremos: R AC = 0 R CB = 1.000Ω Se o cursor (ponto C) estiver totalmente no extremo inferior, teremos: R AC = 1.000Ω R CB = 0Ω O trimpot é um dispositivo que executa as mesmas funções do potenciômetro, porém o mesmo classifica-se como resistor ajustável. O cursor central do potenciômetro, se este for rotativo, é o seu eixo, que pode ser movimentado tanto para a esquerda como para a direita. Se o mesmo for do tipo deslizante, este é formado por uma alavanca que permite seu movimento horizontalmente. Os trimpots podem ser do tipo vertical e horizontal, para fixação de pé ou deitado respectivamente. Geralmente o cursor é preso a um disco dentado para sua movimentação com o auxílio dos dedos ou ainda, o cursor central pode não possuir este disco dentado, mas, apenas uma pequena fenda, para que possa ser movimentado com o auxílio de uma pequena chave de fenda. Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 3
1- Execute a fiação do circuito da figura 2. PARTE PRÁTICA MATERIAIS NECESSÁRIOS 1- Módulo de ensaios ETT-1 1- Multímetro analógico ou digital 2- Calcule a resistência equivalente e a tensão entre os pontos: A-D; A-C e A-B e anote na tabela 1. 3- Calcule a corrente que circula pelo circuito e anote na tabela 1. 4- Calcule a tensão em cada um dos resistores e anote na tabela 1. 5- Com o módulo de ensaios desligado da rede e Sw 1 aberta, meça a resistência equivalente entre os pontos A-D; A-C e A-B e anote na tabela 1. 6- Ligue o módulo de ensaios na rede, feche Sw 1, ajuste E para 10V, meça a tensão em cada um dos resistores e entre os pontos A-D; A-C e A-B e anote esses valores na tabela 1. 7- Meça e anote na tabela 1 a corrente total do circuito. Tabela 1 PARÂMETROS CALCULADO MEDIDO Resistência entre os pontos A-D Resistência entre os pontos A-C Resistência entre os pontos A-B Tensão entre os pontos A-D Tensão entre os pontos A-C Tensão entre os pontos A-B Tensão em R4 Tensão em R6 Tensão em R11 Corrente total no circuito 8- Execute a fiação do circuito da figura 4. Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 4
9- Calcule a resistência total do circuito com o cursor na extremidade superior, extremidade inferior e posição central (aberto, fechado e na posição central respectivamente) e anote na tabela 2. Olhando P1 de frente, o terminal à esquerda corresponde ao ponto A, o terminal central ao ponto C e o terminal à direita corresponde ao ponto B. Obedeça as seguintes convenções, orientando-se pela seta impressa no disco dentado de P1: ABERTO: cursor totalmente à direita. FECHADO: cursor totalmente à esquerda. POSIÇÃO CENTRAL: posição intermediária. 10- Com o módulo de ensaios desligado da rede e Sw 1 aberta, meça a resistência total do circuito (pontos A e B) e anote na tabela 2. Tabela 2: Resistência total do circuito RESISTÊNCIA TOTAL CALCULADO MEDIDO Cursor aberto Cursor fechado Cursor na posição central 11- Compare os valores calculados e medidos na tabela 2 e apresente conclusões: 12- Calcule as tensões V AC, V CB e V AB com o cursor aberto, fechado e na posição central e anote esses dados na tabela 3. Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 5
V AC cursor aberto V AC cursor fechado V AC cursor na posição central V CB cursor aberto V CB cursor fechado V CB cursor na posição central V AB cursor aberto V AB cursor fechado V AB cursor na posição central Tabela 3 CALCULADO MEDIDO 13- Ligue o módulo de ensaios na rede, feche Sw 1, meça essas tensões e anote na tabela 3. 14- Compare os valores calculados e medidos na tabela 3 a apresente conclusões: QUESTÕES: 1- O que é divisor de tensão sem carga? 2- O que é potenciômetro? 3- Calcule o valor da tensão E para o circuito da figura 5, considerando que a corrente que circula por R6 é 100mA (apresentar cálculos). Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 6
E = Cálculos: Eletricidade Básica Divisor de tensão sem carga Prof. Edgar Zuim Página 7